JP2891491B2 - 減衰力調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はたとえば二輪車等の油圧緩衝器の発生減衰力
を電磁的に制御するための減衰力調整装置に関する。

（従来の技術） 二輪車のフロントフォークの発生減衰力を、外部から
の電気的信号により電磁的に変化させ、運転条件等に応
じて最適な減衰力特性が得られるようにした装置が、た
とえば特開昭57−173630号公報等によって提案されてい
る。

この場合、減衰力の調整はソレノイドの励磁力に応じ
てバルブの開度を制御するのが一般的で、励磁電流に比
例して発生減衰力が変化する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようにソレノイドの励磁力によっ
てバルブ開度を制御する場合、ソレノイドの吸引力はバ
ルブストローク量（ソレノイドコアとバルブの距離）の
二乗に比例して低下するため、単位時間当たりの作動油
の流量が増加するピストン高速作動域のようにバルブの
開度、換言するとバルブストローク量が相対的に増大す
る領域では、ソレノイドの吸引力が大幅に低減し、この
ため、ソレノイドの励磁電流値によって減衰力を幅広く
調整することは、励磁電流の絶対値を大きくするにして
も、きわめて困難であった。

このため、従来の減衰力調整装置では、ピストン低速
域での減衰力調整幅に比較して、高速域での減衰調整幅
は非常に狭く、高速域では減衰力特性はほぼ一定になっ
てしまう。

また、特開昭57−173630号にも示すように、通常、減
衰バルブは作動圧力を受ける箇所と作動油を逃がす箇所
が同一箇所にあり、減衰バルブを押し開けてそこから逃
げるようになっている。このような構造では圧力を受け
る面積を拡大させようとすると作動油の逃げる量も増大
してしまう。圧力を受ける面積を作動油の逃げる量と無
関係に決めることが出来ず、減衰バルブの開度を自由に
して微細に設定出来ない不具合がある。

本発明はこのような問題を解決するためのもので、ピ
ストン高速域でも大きな減衰力調整幅をもたせることを
可能とした減衰力調整装置を提供することを目的とす
る。

（課題を達成するための手段） そこで本発明は、アウターチューブ１と、アウターチ
ューブ１と同軸に配した中空のピストンロッド２と、緩
衝器の伸縮に伴い作動油が流通するピストンロッド２中
空部分の貫通路３と、アウターチューブ１とピストンロ
ッド２の間の油溜室６と、アウターチューブ１端部とピ
ストンロッド２端部を閉鎖し、貫通路３から油溜室６へ
の作動油の流れを制御する減衰力調整バルブ10と、減衰
力調整バルブ10の作動を電磁力により生ずる吸引力によ
り調整するソレノイド13を備えた減衰力調整装置におい
て、減衰力調整バルブ10が貫通路３を閉鎖するピストン
ロッド２端部の有底筒型のバルブベース14と、バルブベ
ース14外周面に開けられ、作動油を油溜室６へ逃がすポ
ート16と、バルブベース14外周面に嵌合してポート16を
開閉する有底筒型のスプールバルブ15と、バルブベース
14底部の中央を貫通してスプールバルブ15の内底に当接
し、貫通路３内の作動油圧力によりスプールバルブ15を
開弁方向に押圧するプッシュロッド19とを備える一方、
上記ソレノイド13はスプールバルブ15の頂面に初期間隙
をもって対峙させ、ソレノイド13のコア23に設けた有底
孔24内にはスプールバルブ15頂面に当接してスプールバ
ルブ15を閉弁方向に付勢するリリーフスプリング21を設
け、ソレノイド励磁電流の吸引力に依存するリリーフス
プリング21初期荷重と、これに対抗してプッシュロッド
19を押圧する作動油圧力によりスプールバルブ15を開閉
した。

（作用） したがって、緩衝器の作用する伸縮力が増大するほど
作動圧力が上昇し、この圧力を受けたプッシュロッド19
がスプールバルブ15をリリーフスプリング21に抗してソ
レノイド13方向にストロークさせるので、スプールバル
ブ15が開いて、所定の減衰力を発生させる。このとき、
バルブベース14によってプッシュロッド19とスプールバ
ルブ15の動きを案内しているため、プッシュロッド19と
スプールバルブ15に傾き及び拗れが発生することが無
く、作動が良好となり安定した特性となる。また、減衰
力の調整は、プッシュロッド19とスプールバルブ15の面
積比を変更して、制御圧に対する開弁圧を自由に設定し
て調整すれば良い。

一方、ソレノイド13に励磁電流を流すと、スプールバ
ルブ15に吸引力が働き、リリーフスプリング21の初期荷
重が相対的に減少する。このため、スプールバルブ15が
開き始める作動油圧力が低下し、結局発生減衰力は励磁
電流を増加させるほど減少する。

ソレノイド13の吸引力はスプールバルブ15がコア23に
接近するほど強まり、したがって、スプールバルブ15の
開度が増大する、緩衝器伸縮速度の高速域ほどリリーフ
スプリング21に対抗するソレノイド13の吸引力の作用が
大きくなり、高速域での発生減衰力をソレノイド13励磁
電流に応じて微細調整することが可能となる。

（実施例） 本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は本出願人が特願昭63−36586号等で提案した
ダンパ内蔵タイプのフロントフォークに本発明を適用し
たものである。

アウターチューブ１の上部には減衰力調整バルブ10が
取付けられており、図示しないダンパの内部を摺動する
ピストンが連結されたピストンロッド２の上端が、アウ
ターチューブ１の上部の支持盤４に結合され、このピス
トンロッド２の軸方向に形成した貫通路３を経由して、
ピストンのダンパに対する相対運動に伴い、作動油が減
衰力調整バルブ10に送り込まれる。

フロントフォークの圧縮、伸長のいずれの方向への作
動によっても作動油は減衰力調整バルブ10に流れ、これ
を通過後に支持盤４の通口５を介して油溜室６へと還流
する。なお、油溜室６の作動油は図示しないダンパへと
循環する。

減衰力調整バルブ10のバルブボディ11はアウターチュ
ーブ１の上部に同心的に結合され、このバルブボディ11
の上方に位置してケース12に収めたソレノイド13が配設
される。

バルブボディ11は円筒型に形成され、その内周に段付
有底筒型のバルブベース14の大径部14bが螺合固定され
る。このバルブベース14の小径部14aに対して、有底筒
型のスプールバルブ15が摺動自由に嵌合し、バルブベー
ス14に形成したポート16をスプールバルブ15のストロー
ク位置によって開閉する。なお、スプールバルブ15はバ
ルブベース14の段部14Cに当接した位置でポート16を全
閉する。

バルブベース14の中央には前記ピストンロッド２の貫
通路３と連通する連絡室17が形成され、この連絡室17が
ポート16に接続する。

また、バルブベース14の大径部14bには、ポート16を
通過して環状室20に至った作動油を、前記油溜室６へ還
流させるための通孔22が形成される。

前記連絡室17の同軸延長上に断面積の小さい摺動孔18
が貫通形成され、この摺動孔18にプッシュロッド19が摺
動自由に挿入され、かつ一部をバルブベース14から突出
させたこのプッシュロッド19の先端が、前記スプールバ
ルブ15の内底15aに当接している。

スプールバルブ15はプッシュロッド19の反対側からリ
リーフスプリング21で付勢され、スプールバルブ15がポ
ート16を閉じるようになっている。

このようにスプールバルブ15を付勢するリリーフスプ
リング21は、ソレノイド13の内部に位置するコア23の有
底孔24に配設される。

また、リリーフスプリング21に対抗してスプールバル
ブ15に吸引力を及ぼすコア23の端面23aとスプールバル
ブ15の頂面15bとの間には、所定の間隙ｌが形成され、
この間隙ｌによってスプールバルブ15の全閉位置からの
有効ストローク量が規制される。

なお、スプールバルブ15はソレノイド13の励磁力が働
くように磁性材で形成される。

また、スプールバルブ15にはバルブベース14の小径部
14aとの間で画成される空間を、前記環状室20と常時連
通するために複数の連通孔27が形成され、スプールバル
ブ15の動きを油圧的なダンピング作用で阻害しないよう
にしている。

ソレノイド13のコア23の周囲にはソレノイドコイル25
を巻いたボビン26が配置され、かつボビン26のつば部26
aの端面が、コア23の端面よりもわずかに後退する一
方、このつば部26aを内側からバルブボディ11の端面に
圧接させるように、リングネジ28がバルブボディ11の内
周面に螺合している。コア23はボビン26のつば部26aに
対して、スプールバルブ15の側から係合し、したがって
リングネジ28を介してのボビン26の締め込み位置によっ
て、コア23とスプールバルブ15との初期間隙が決まる。

ソレノイド13のケース12は蓋30で封止され、この蓋30
に前記コア23の他端を支持するボルト32が螺合し、また
ソレノイド13のリード線33が貫通する。

以上のように構成され、次に作用について第２図〜第
４図の作動特性図を参照しながら説明する。

ソレノイド13に対して通電していないときは、スプー
ルバルブ15はリリーフスプリング21によってバルブベー
ス14の段部14Cに当接するまで押し戻され、ポート16を
全閉状態に保持している。

フロントフォークに伸縮力が働き、ピストンロッド２
の内部の貫通路３から連絡室17の作動油の圧力が高まる
と、これによってプッシュロッド19が押されるが、この
押圧力がリリーフスプリング21の初期荷重を越えない限
り、スプールバルブ15は移動しない。

フロントフォークに加わる伸縮力が増加して作動油圧
力に基づくプッシュロッド19の押圧力がリリーフスプリ
ング21の付勢力を越えると、スプールバルブ15が押し戻
されてポート16が開き始める。これによって作動油はポ
ート16から環状室20に流れ、さらに通口22,5を経由して
油溜室６へ還流する。

スプールバルブ15が開き始める作動油圧力に対応して
減衰力が発生するが、ソレノイド13の励磁電流値ＩがI₀
＝０のときに、スプールバルブ15が最も強く閉弁方向に
付勢されているため、最強の減衰力が発生する。

ソレノイド13に通電するとコア23を介してスプールバ
ルブ15に開弁方向の吸引力が作用し、その分だけリリー
フスプリング21の初期荷重を減少させる。

第２図、第３図にも示すように、この吸引力はソレノ
イド13の励磁電流値を増加させるほど大きくなる。

このため、スプールバルブ15が移動を開始するとき
の、プッシュロッド19にかかるスプールバルブ15を開弁
方向に押す作動油の圧力は、ソレノイド13の励磁電流値
の増加に応じて低くなり、これによって発生減衰力も低
下する。

ところで、スプールバルブ15に働く吸引力は、同じ励
磁電流でもコア23との間隙ｌが小さくなるほど強まる。
したがって、リリーフスプリング21に対するソレノイド
13の吸引力の影響は、スプールバルブ15の全閉位置から
の移動（ストローク）量が大きくなるほど増大する。

この結果、スプールバルブ15のリリーフ付勢力に対す
るソレノイド13の吸引力は、同一の励磁電流でもスプー
ルバルブ15が大きく変位するほど、つまり減衰力調整バ
ルブ10を通過する流量が大きくなるピストン高速域ほど
確実に働くようになり、したがって励磁電流値に応じて
の減衰力の調整幅をピストン高速域でも十分に大きくと
ることがが可能となる。

スプールバルブ15を開弁方向に駆動するプッシユロッ
ド19の受圧面積によって、リリーフスプリング21の基本
的な設定荷重を決めることができ、かつこれに対応して
ソレノイド13の励磁力を設定すればよく、したがって、
プッシユロッド19の断面積によっては、リリーフスプリ
ング21やソレノイド13を小さくしても、確実な減衰力の
制御が行える。

また、スプールバルブ15によるスプール端面でのポー
ト面積制御のため、小さなバルブゲインで幅広い流量制
御が行え、ピストン低速域から高速域まで安定した特性
の減衰力制御が実現する。

ところで、第４図は減衰力の調整を、ピストンの作動
速度に応じてソレノイド13の通電をPWM（パルス幅変
調）制御することにより、たとえば特性（ａ），（ｂ）
で示すように様々なパターンに設定することもできる。

たとえば（ａ）特性は、ピストン速度の増加に応じて
ソレノイド励磁電流を減少させていくことにより実現
し、また（ｂ）特性はピストン速度の増加に応じて減少
させた後、ほぼ一定値を保ち、その後再び減少させるこ
とにより実現できる。

このようにして、ソレノイド励磁力に基づき発生減衰
力をピストン速度に対応して任意に制御することができ
るため、要求に応じて最適な減衰力特性を付与すること
が可能となる。

上記した実施例ではフロントフォークの伸圧いずれの
方向への作動によっても作動油が流れる通路に減衰力調
整バルブ10を介装したが、圧側または伸側のいずれか一
方でのみ作動油が流れる通路に設けるようにしてもよ
い。

また、フロントフォークに限らずリヤサスペンション
ユニットなどの緩衝器に適用できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、大きな作動油の圧力が
プッシュロッド19にかかり、スプールバルブ15が大きく
変位するピストン高速域では、スプールバルブ15とコア
23との間隙が狭くなるので、スプールバルブ15に及ぶソ
レノイド13の励磁力の影響を大きくすることができ、し
たがって、ソレノイド13の励磁電流値に応じてピストン
高速域で微細に減衰力を制御することができ、要求に応
じた最適な減衰力特性を付与することが容易となる。こ
のとき、バルブベース14によりプッシュロッド19とスプ
ールバルブ15の動きを案内しているため、プッシュロッ
ド19とスプールバルブ15に傾きが発生することが無く、
作動が良好となり安定した特性が得られる。さらに、本
発明では、作動油の圧力を受けるプッシュロッド19と作
動油が逃げるポートの開閉を行うスプールバルブ15を別
部品としたので、減衰力の調整をプッシュロッド19とス
プールバルブ15の面積比を変更して、制御圧に対する開
弁圧を設定すれば簡単に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図はリリー
フスプリングとソレノイド吸引力特性を示す特性図、第
３図はソレノイド励磁電流値と発生減衰力の関係を示す
特性図、第４図はピストン速度によってソレノイド励磁
電流値を変化させたときの発生減衰力の特性を示す特性
図である。 １……アウターチューブ、２……ピストンロッド、３…
…貫通路、10……減衰力調整バルブ、13……ソレノイ
ド、14……バルブベース、15……スプールバルブ、16…
…ポート、19……プッシュロッド、21……リリーフスプ
リング、23……コア。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16F 9/00 - 9/58 B60G 17/08 B62K 25/08 F16K 17/06 F16K 31/06 330

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アウターチューブ１と、アウターチューブ
   １と同軸に配した中空のピストンロッド２と、緩衝器の
   伸縮に伴い作動油が流通するピストンロッド２中空部分
   の貫通路３と、アウターチューブ１とピストンロッド２
   の間の油溜室６と、アウターチューブ１端部とピストン
   ロッド２端部を閉鎖し、貫通路３から油溜室６への作動
   油の流れを制御する減衰力調整バルブ10と、減衰力調整
   バルブ10の作動を電磁力により生ずる吸引力により調整
   するソレノイド13を備えた減衰力調整装置において、減
   衰力調整バルブ10が貫通路３を閉鎖するピストンロッド
   ２端部の有底筒型のバルブベース14と、バルブベース14
   外周面に開けられ、作動油を油溜室６へ逃がすポート16
   と、バルブベース14外周面に嵌合してポート16を開閉す
   る有底筒型のスプールバルブ15と、バルブベース14底部
   の中央を貫通してスプールバルブ15の内底に当接し、貫
   通路３内の作動油圧力によりスプールバルブ15を開弁方
   向に押圧するプッシュロッド19とを備える一方、上記ソ
   レノイド13はスプールバルブ15の頂面に初期間隙をもっ
   て対峙させ、ソレノイド13のコア23に設けた有底孔24内
   にはスプールバルブ15頂面に当接してスプールバルブ15
   を閉弁方向に付勢するリリーフスプリング21を設け、ソ
   レノイド励磁電流の吸引力に依存するリリーフスプリン
   グ21初期荷重と、これに対抗してプッシュロッド19を押
   圧する作動油圧力によりスプールバルブ15を開閉したこ
   とを特徴とする減衰力調整装置。